JP3244570B2 - 磁気記録再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜磁気ディスクの記録
再生用に用いられる摺動型の磁気ヘッドを用いた記録再
生方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年コンピュータの外部記憶装置に対す
る高容量化及び処理速度の高速化の要請は益々高くなっ
ている。このため従来から使用されているフレキシブル
磁気ディスク駆動装置に代わって、薄膜磁気ディスク駆
動装置が急速に使用され始めている。薄膜磁気ディスク
駆動装置はフレキシブル磁気ディスク駆動装置と異な
り、通常何枚かの薄膜磁気ディスク（ハードディスク）
を装置内のスピンドルモータに取付け、外部環境から隔
離した状態で用いる構造となっている。

【０００３】一般のハードディスクは、ニッケル・リン
が被膜されたアルミニウム合金等の基板の上に、磁性金
属合金薄膜及び保護膜をスパッタ法により成膜し、更に
有機材から成る潤滑剤を塗布した構造となっている。磁
性金属合金薄膜には主にＣｏ系の合金が用いられ、保護
膜にはカーボンが一般的に使用される。これらは共に非
常に薄く、夫々例えば５０nm, ２０nmの膜厚である。

【０００４】このようなハードディスクに用いられる磁
気ヘッドは、フレキシブル磁気ディスク駆動装置に用い
られる摺動型の磁気ヘッドと異なり、特公昭57-569号又
はUSPatent 3,823,416 号に開示されるように、モノリ
シック磁気ヘッドと呼ばれる浮上型の磁気ヘッドが用い
られている。この磁気ヘッドはカーボン等の保護膜上を
数ｍ／ｓｅｃ以上の速い周速で摺動し、ハードディスク
のカーボン保護膜や金属磁性薄膜の損傷防止のために記
録再生時には磁気ヘッドが０．１μｍ程度の浮上量で常
時浮上する方式となっている。

【０００５】図５はこのようなモノリシック磁気ヘッド
の基本構造を示す断面図であり、図６はその平面図であ
る。図５，図６に示すようにモノリシック磁気ヘッド１
はスライダ部２と磁気ヘッド部３により構成される。ス
ライダ部２は図６に示すように磁気ヘッド部３と同一走
査方向に配置されたトラック面４と、トラック面４の左
右に配設された浮上面５ａ，５ｂにより構成される。ト
ラック面４及び浮上面５ａ，５ｂの両側には夫々傾斜面
が構成され、トラック面４と浮上面５ａ，５ｂの間に凹
状のスライド溝が一体に形成されている。

【０００６】次に図５に示すように磁気ヘッド部３には
スライダ部２の後部端面に磁気コア６が接合されてお
り、ハードディスクと対向する側に電磁変換用のギャッ
プ部７が設けられている。磁気コア６の形状はＣ字状で
あり、ギャップ部７に近接する部分に走査方向の長さが
１００μｍ程度のギャップ保護用浮上面８が形成され
る。更にその後方にハードディスクの記録面と一定の交
差角を有するテーパ部９が形成されている。又磁気コア
６の上下の当接面の間に電導線１０が回巻されている。

【０００７】図６に示すように３本の浮上レールとなる
トラック面４、浮上面５ａ，５ｂ、及びギャップ保護用
浮上面８は極力平坦に作られており、特にギャップ保護
用浮上面８は磁気ヘッド１と磁気ディスクとの接触時に
ギャップ部７が摩耗しないことを目的として作られてい
る。

【０００８】浮上型磁気ヘッドには、この他にギャップ
部が浮上面に取付けられるコンポジット磁気ヘッド、ギ
ャップ部が浮上面後端側面に取付けられる薄膜磁気ヘッ
ド等がある。これらの磁気ヘッドの浮上レールの数は２
本であり、ギャップ部が浮上面内に形成される。しかし
磁気記録再生中に磁気ヘッドが磁気ディスク上を浮上す
る点や、ギャップ部の更に後に、浮上面が同一面内で連
続する点でモノリシック磁気ヘッドと共通している。こ
のような薄膜磁気ヘッドのギャップ部周辺の構造を図７
に示し、薄膜磁気ヘッドの全体構造を図８の斜視図に示
す。

【０００９】図８に示す薄膜磁気ヘッド１０において、
スライダの両側に走査方向と平行にトラック面１１ａ，
１１ｂが夫々形成されている。そしてトラック面１１
ａ，１１ｂの前端部にハードディスクの記録面と一定の
傾斜角をなすようテーパ部１２ａ，１２ｂが形成されて
いる。次にトラック面１１ａ，１１ｂの後方にはギャッ
プ部１３ａ，１３ｂが設けられ、その端面に磁気ヘッド
素子１４ａ，１４ｂが形成されている。図７の断面図で
示すように薄膜磁気ヘッド素子１４にはスライダの後部
端面に沿って２層の磁性膜１５ａ，１５ｂが形成され、
その下端部には一定の間隔で磁性膜が離間するようギャ
ップ部１３が設けられている。又磁性膜１５の中央は一
定の空間が設けられ、薄膜コイル１６が形成されてい
る。

【００１０】次に従来の浮動型磁気ヘッドの動作につい
て説明する。まず非動作時は磁気ヘッドはハードディス
クの表面に接触した状態で静止している。起動時に磁気
ヘッドはハードディスクの回転開始と共にハードディス
クの表面を摺動しながら浮上状態に至る。更に動作中は
磁気ヘッドが０．１μｍ程度の浮上量でハードディスク
と接触することなく飛行する。停止時には起動時とは逆
にハードディスクの回転速度の低減と共に浮上量が低下
し、摺動しながら停止に至る。このような磁気ヘッドの
走査方式をコンタクト・スタート・ストップ（ＣＳＳ）
方式と呼ぶ。

【００１１】このような方式で磁気ヘッドの起動停止を
繰り返しにより、ハードディスク表面の潤沢性能が劣化
すると、ハードディスクと磁気ヘッドの間での摩擦係数
が大きくなる。このためスピンドルモータが始動しにく
くなることがあり、保護膜や磁性膜が破損するクラッシ
ュと呼ばれる現象が発生する場合がある。

【００１２】通常の磁気ディスク駆動装置では、２万回
又は３万回程度のＣＳＳ動作の繰り返しに対して、スピ
ンドルモータは充分な余裕を持って始動できるようにト
ルクの値が選定されている。又ハードディスクも表面の
潤滑特性を確保するようディスク表面が形成されてい
る。

【００１３】しかしながら磁気ディスク駆動装置の記録
の高容量化に伴い、磁気ヘッドの記録再生の効率を高め
るために浮上量の低減が要望されており、例えばその浮
上量は０．０５μｍに近づこうとしている。このような
低浮上化に伴い、ＣＳＳ動作時において浮上に至るまで
の磁気ヘッドとハードディスク間の摺動時間が長くな
り、又逆に停止に至るまでの摺動時間も長くなる。この
ため保護膜と磁性膜の摩耗や破損の機会が増加するとい
う問題があった。

【００１４】又パーソナルコンピュータの軽量化が進
み、ポータブル化が普及しつつある。このような用途の
パーソナルコンピュータでは電力節減のために磁気ディ
スク駆動装置の起動停止は頻繁に生じ、ＣＳＳ動作の回
数を１０万回も保証しなくてはならないという要請もで
てきた。

【００１５】このような信頼性向上の要請に対してUS P
atent 4,285,019 号に示されるように、磁気ディスクの
浮上面に凸の湾曲を設けた浮動型磁気ヘッドが考案さ
れ、実用されつつある。図９はこのような浮上型磁気ヘ
ッドの構造を示す断面図である。

【００１６】図９において浮上型磁気ヘッド２０は図５
のモノリシック磁気ヘッドと同様に、スライダ部２１と
磁気ヘッド部２２により構成される。スライダ部２１の
ハードディスクの記録面と近接する部分にやや湾曲した
トラック面２３が形成されている。磁気ヘッド部２２に
おいてＣ字状の磁気コア２４がスライダ部２１の端面に
接合され、ハードディスクの対向面にギャップ部２８が
形成されている。図５の磁気コア６と異なり、磁気コア
２４にはトラック面２３と連続するよう緩やかな曲面の
テーパ部２６が形成されている。又磁気コア２４には電
導線２７が回巻されている。

【００１７】このような構造の浮上型磁気ヘッド２０で
は、摺動から浮上に移行する際にハードディスク表面と
の接触点が徐々に後方に移行する。このためこの磁気ヘ
ッドを摺動用磁気ヘッドとして用いる場合、ギャップ部
２８がハードディスクの表面から離れてしまうという欠
点があった。

【００１８】一方、低浮上化を進めた理想状態として、
薄膜磁性材料を用いたハードディスクに対し、従来のフ
レキシブル磁気ディスク駆動装置と同様に磁気ヘッドを
常時摺動して使うという試みが最近行われている。記録
再生時にハードディスクが高速回転し、磁気ヘッドがそ
の硬い表面を摺動するとき、隙間に流入する空気による
浮力を小さくするため、磁気ヘッドの浮上面の面積を極
力小さくする必要がある。

【００１９】又磁気ヘッドがハードディスクの表面の凹
凸やうねりに追従し、且つカーボン保護膜や金属磁性薄
膜を損傷するのを防止するため、磁気ヘッドの質量を軽
くしたり、その押し付け荷重を小さくすることが要求さ
れている。これを達成するため、例えば従来の浮上型磁
気ヘッドの浮上面の面積を小さくして浮力を減少させる
と共に、押し付け荷重を少なくする方法が検討されてい
る。又先端が尖ったピン状の磁気ヘッドを作り、その重
量を軽くすると共に、軽荷重の押し付け力で摺動する方
法も検討されている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の３
本の浮上レールを有するモノリシック磁気ヘッド、２本
の浮上レールを有するコンポジット磁気ヘッド、又は薄
膜磁気ヘッド等を夫々摺動型磁気ヘッドとして用いる
と、これらの磁気ヘッドが高速回転中のハードディスク
と摺動することになる。即ち先端から流入する空気によ
る浮力のため、磁気へッドの先端が多少持ち上がり、浮
上レールの最後端で摺動することになる。このため電磁
変換用のギャップ部とハードディスク表面との間に空隙
が生じ、接触型磁気記録再生方式としての効果が充分に
得られなくなるという問題点があった。又ピン状の磁気
ヘッドでは、記録再生動作時にも磁気ヘッドがギャップ
部を介してハードディスクと摺動するため、ギャップ部
とハードディスク表面の摩耗が問題となる。

【００２１】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、ハードディスクの停止時には摺
動レールの中央付近で磁気ヘッドが接触し、ハードディ
スクの回転速度の増加に伴いその接触点が走行方向の後
方に移動し、電磁変換用のギャップ部と最も近い部分で
摺動することにより、信号を高速かつ高密度で記録再生
できる摺動型の磁気ヘッドを用いた記録再生方法を実現
することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は磁気記録媒体の
表面に対し磁気ヘッドを摺動させながら信号の記録及び
再生を行う磁気記録再生方法であって、磁気ヘッドはス
ライダ部とスライダ部の下方のトラック面の後端部に設
けられた磁気ヘッド部と、備え、磁気ヘッド部は、薄膜
コイルとその薄膜コイルをはさむ一対の磁性膜と一対の
磁性膜の間に設けられた磁気ギャップ部を含んでおり、
磁気ヘッド部の磁気記録媒体側に磁気記録媒体側に凸と
なるよう走査方向に湾曲するテーパ部を設け、磁気記録
媒体に信号の記録再生を行う際に、磁気記録媒体の表面
とスライダ部の磁気ヘッド部が設けられた後端部が摺動
すると共に、実質的にスライダ後端部におけるスライダ
部のトラック面、テーパ部のいずれかと磁気記録媒体の
表面が摺動することを特徴とするものである。

【００２３】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、磁気
記録媒体の停止時には、トラック面の中央付近で磁気ヘ
ッドが磁気記録媒体表面に接触しているが、磁気記録媒
体の回転速度が増加するにつれて、先端からの空気流入
による浮力が生じる。このため磁気ヘッドのスライダ部
が徐々に持ち上がり、接触点が走行方向の後方に移動す
る。そして最高周速に達すると、電磁変換用のギャップ
部に最も近い位置で摺動を行う。スライダ部のトラック
面とテーパ部の各曲率半径がギャップ部では変化してい
るので、接触点はこれ以上後方へは移動しない。こうす
ると磁気ヘッド部と磁気記録媒体表面の間隙が最小に保
持され、両者の摩耗も少なくなる。又再生出力の劣化が
生じにくくなる。

【００２４】

【実施例】本発明の第１実施例における磁気ヘッドにつ
いて図１，図２を参照しつつ説明する。図１は本実施例
の磁気ヘッドの構造を示す側面図で、従来のモノリシッ
クタイプのものを改良したものである。図２は浮上面か
ら見た本実施例の磁気ヘッドの平面図であり、走行方向
の長さは幅より短くなっている。図１において摺動型磁
気ヘッド３０はスライダ部３１と磁気ヘッド部３２によ
り構成される。スライダ部３１は図２の平面図に示すよ
うに、中央に位置するトラック面３３とスライダ溝を介
して左右に位置する浮上面３４ａ，３４ｂを含んで構成
される。又トラック面３３の先端部（空気流入側）は内
側にやや湾曲したテーパ部３３ａが形成され、浮上面３
４ａ，３４ｂにも内側に湾曲したテーパ部３５ａ，３５
ｂが夫々形成されている。テーパ部３３ａ，３５ａ，３
５ｂは空気流入端側に凸となるよう同一の曲率半径を有
し、走査時に流入する空気層の案内面となるものであ
る。一方、トラック面３３及び浮上面３４ａ，３４ｂは
図１の断面図に示すように曲率半径Ｒ１は例えば１０mm
であり、内側に湾曲している。又摺動型磁気ヘッド３０
の走行方向の長さは２．０mm、幅は３．０mmとした。

【００２５】磁気ヘッド部３２は図１に示すようにその
断面形状がＪの字形状した磁気コア３６を含んで構成さ
れる。磁気コア３６はフェライト材により形成され、そ
の上部はスライダ部３１と直接接合し、下部はギャップ
部３７を介しトラック面３３と接合している。ギャップ
部３７はＳｉＯ₂ をセンダスト等の高い透磁率の材質で
挟み込んだ部分であり、そのギャップ幅は０．４３μ
ｍ、トラック幅は１３μｍである。

【００２６】磁気コア３６のギャップ部３７と近接する
部分には曲率半径Ｒ２、例えば３mmで湾曲したテーパ部
３８を形成する。２本の浮上面３４ａ，３４ｂの後端面
はギャップ部３７の位置で途切れているが、テーパ部３
８と同様な曲率をもってハードディスク表面から遠ざか
る方向に湾曲させてもよい。そしてギャップ部３７から
後方のセンタトラックは走行方向に更に小さな曲率をも
ってハードディスク表面から遠ざかる。ギャップ部３７
の前方の曲面の延長面と、テーパ部３８の曲面のなす交
差角は本実施例で約１５°とした。この交差角は摺動面
の面積，押し付け荷重，ハードディスク表面の弾性等か
ら決定され、ハードディスク表面とギャップ部３７の摩
耗が最も少ないように選択される。ここでは押し付け荷
重を３ｇにした。

【００２７】次に本発明の第２実施例における磁気ヘッ
ドの構造について図３を参照しつつ説明する。図３は第
２実施例における摺動型磁気ヘッド４０の構造を示す断
面図であり、従来の薄膜磁気ヘッドを改良したものであ
る。摺動型磁気ヘッド４０は図７と同様に、スライダ部
４１と薄膜磁気ヘッド素子４２が薄膜プロセスにより一
体に形成されたものである。スライダ部４１のハードデ
ィスクの記録面と対向する部分に２本のトラック面４３
ａ，４３ｂが形成される。薄膜磁気ヘッド素子４２の内
部に２層の磁性膜４４ａ，４４ｂが成膜され、その中央
部には一定の空間が設けられ、薄膜コイル４６が形成さ
れる。

【００２８】薄膜磁気ヘッド素子４２のハードディスク
と対向する部分に一定の間隙を有したギャップ部４５が
設けられる。又磁性膜４４ｂの外側はアルミナ保護膜４
７が形成されている。アルミナ保護膜４７はアルチック
材をスパッタ法で成膜したもので、アルミナ保護膜４７
の下面にはギャップ部４５と異なる曲率を持つテーパ部
４８が形成されている。尚トラック面４３ａ，４３ｂと
テーパ部４８の曲率半径は夫々第１実施例の摺動型磁気
ヘッド３０と同一である。

【００２９】一方、ハードディスクの基板として、厚み
１．２７mm、直径９５mmのポリカーボネイト材を用い
た。基板表面にはスパッタ法によりＣｒ，ＣｏＴａＣ
ｒ，カーボンを夫々成膜し、最後に有機潤滑剤を塗布し
た。カーボン膜の膜厚は２０nmである。磁気特性は、保
磁力が１０００Ｏｅ、角型比は０．８５、Ｂｒ・δが４
５０Ｇ・μｍであった。ハードディスクを磁気ヘッドで
常時摺動しながら記録再生する場合、金属磁性薄膜は非
常に破壊されやすいが、基板として樹脂基板を用いた場
合には、摺動中の突発的な衝撃は吸収されやすく、接触
方式の磁気記録再生装置が実現される。

【００３０】以上のように構成された第１及び第２実施
例の摺動型磁気ヘッドの動作について図４を用いて説明
する。図４は本実施例の磁気ヘッドとハードディスクと
の接触の状態を、停止時，中速時，全速時でどのように
変化するかを示した説明図である。図４（ａ）に示すよ
うに磁気ヘッドの停止時には押し付け荷重及び重力と、
抗力とが釣合い、磁気ヘッドは浮上レールのほぼ中央で
ハードディスク表面と接触する。次にハードディスクの
回転数が上がり周速が増加するに従って、浮上レール先
端からの空気流入により浮力が働く。このため図４
（ｂ）に示すように磁気ヘッドの接触点は摺動面後方に
移動する。

【００３１】ハードディスクが更に高速回転すると、図
４（ｃ）に示すように磁気ヘッドの接触点がスライダ部
から磁気ヘッド部の方へ移動する。尚摺動面には多少の
うねりが存在するため、停止から高速回転に移行する過
渡状態では、磁気ヘッドとハードディスクとの接触点が
ハードディスク上の決まったトラック位置上に円周方向
に移動するのではなく、半径方向に不規則に変化した方
が、ＣＳＳ動作の繰り返しによる摩耗が分散されて信頼
性上好ましい。

【００３２】図１０は本実施例の摺動型磁気ヘッド及び
従来のモノリシック磁気ヘッドを用いてハードディスク
に記録再生を行った場合、摺動累積時間の経過に伴い、
再生出力がどのように変化するかを示す特性図である。
ここではギャップ部のギャップ幅は従来のモノリシック
磁気ヘッドと本実施例の摺動型磁気ヘッドとは同一にし
た。図１０の丸印で示すように、従来の磁気ヘッドでは
５０００時間経過すると再生出力の減少がみられる。し
かし三角印で示すように本実施例の磁気ヘッドでは１万
時間経過しても再生出力が劣化しないことがわかる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、磁気ヘッドを軽荷重でピッチング運動及びローリン
グ運動できるよう支持し、磁気記録媒体を走査する。こ
うすると磁気ヘッドが磁気記録媒体の表面から浮上せ
ず、磁気ギャップ部と近接した部分で摺動する。このた
め磁気ギャップにおける磁気記録媒体との間隙は極めて
薄くなり、磁気ギャップ部を摩耗させることなく、信号
を高速且つ高密度で記録又は再生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における磁気ヘッドの構造
を示す側面図である。

【図２】第１実施例の磁気ヘッドの構造を示す平面図で
ある。

【図３】本発明の第２実施例における磁気ヘッドの構造
を示す側面図である。

【図４】本実施例の磁気ヘッドとハードディスクとの摺
動状態を示す説明図である。

【図５】従来のモノリシック磁気ヘッドの構造例を示す
側面図である。

【図６】従来のモノリシック磁気ヘッドの構造例を示す
平面図である。

【図７】従来の薄膜磁気ヘッドの構造例を示す側面図で
ある。

【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの構造例を示す斜視図で
ある。

【図９】従来の浮上型磁気ヘッドの構造例を示す側面図
である。

【図１０】本実施例及び従来例の磁気ヘッドの再生出力
の変化を示した特性図である。

【符号の説明】

３０，４０ 摺動型磁気ヘッド ３１，４１ スライダ部 ３２ 磁気ヘッド部 ３３，４３ａ，４３ｂ トラック面 ３３ａ，３５ａ，３５ｂ，３８，４８ テーパ部 ３４ａ，３４ｂ 浮上面 ３６ 磁気コア ３７，４５ ギャップ部 ４２ 薄膜磁気ヘッド素子 ４４ａ，４４ｂ 磁性膜 ４６ 薄膜コイル ４７ アルミナ保護膜

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気記録媒体の表面に対し磁気ヘッドを
   摺動させながら信号の記録及び再生を行う磁気記録再生
   方法であって、 磁気ヘッドはスライダ部と前記スライダ部の下方のトラ
   ック面の後端部に設けられた磁気ヘッド部と、備え、 前記磁気ヘッド部は、薄膜コイルとその薄膜コイルをは
   さむ一対の磁性膜と前記一対の磁性膜の間に設けられた
   磁気ギャップ部を含んでおり、前記磁気ヘッド部の磁気
   記録媒体側に前記磁気記録媒体側に凸となるよう走査方
   向に湾曲するテーパ部を設け、 前記磁気記録媒体に信号の記録再生を行う際に、前記磁
   気記録媒体の表面と前記スライダ部の磁気ヘッド部が設
   けられた後端部が摺動すると共に、実質的に前記スライ
   ダ後端部における前記スライダ部のトラック面、前記テ
   ーパ部のいずれかと前記磁気記録媒体の表面が摺動する
   ことを特徴とする磁気記録再生方法。
2. 【請求項２】 磁気記録媒体がハードディスクであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の磁気記録再生方法。
3. 【請求項３】 磁気記録媒体の回転が速くなるに従っ
   て、前記磁気記録媒体と前記スライダ部との摺動点が前
   記磁気ヘッド側に移動することを特徴とする請求項１記
   載の磁気記録再生方法。
4. 【請求項４】 前記トラック面を磁気記録媒体側に凸と
   なるように走査方向に沿って一定の曲率半径で湾曲さ
   せ、前記曲率半径よりもテーパ部の曲率半径を小さくし
   たことを特徴とする請求項１記載の磁気記録再生方法。